(19)
J
(12)
(43) VerOffentlichungstag:
09.07.1997 Patentblatl 1997/28
EuropSisches Patentamt
European Patent Office
Off ice europten des brevets (n) EP Q 783 137 A2
EUROPAISCHE PATENTANMELDUNG D 2.
(51) int;ci.^: G03F7/20
(21 ) Anmeldenummer: 961 1 801 6.3
(22) Anmeldetag: 09.11.1996
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE NL
(30) Prioritat: 27.12.1995 DE 19548805
(71) Anmelder: Carl Zeiss
D-89518 Heidenheim (Brenz) (DE)
(72) Erfinder:
• Furter,Gerd
73479 Ellwangen (DE)
• V^ngler, Johannes
89551 Kdnigsbronn (DE)
• Dinger, Udo
73447 Oberkochen (DE)
• Ittner, Gerhard
73447 Oberlcochen (DE)
(54) REMA-Objektiv fOr Mikrollthographle-ProjekMonsbelichtungsanlagen
(57) REMA-Objektiv (123). das eine in endiichem
Abstand liegende Objeklebene (1) auf die Retikelebene
(33) abbildet, mit einer in der retikelnahen Objektivhaifte
liegaiden Linsengruppe (300), in der die Hauptstrahl-
hOhen betragsniaBig grdBer sind als die Randstrahlhd-
hen, in der eine zerstreuende FlSche (28) mit einem
gr66ten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines
Hauptstrahls in Luft gegen die Fiachennormale (|sin
('HaupOD greSer als 0.35. vorzugsweise grCBer ais 0.5
angeordnet ist
Es Ist auch vorgesehen, daB vor Oder vor und hinter
dem Schnittpunkt der Hauptstrahlen (HI) mit der opti-
schen Achse mindestens eine optische Fiache (11) eine
zu diesem Schnittpunkt hin gekrOmmte Fiache ist. mit
einem grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels
gegen die Fiachennormale eines Randstrahls in Lxrft
(is'H 0 Rand)l ) grOBer als das O.S-fache der objektserti-
gen numerischen Apertur (NAO);
daB zwischen Objeklebene (1) und Blendenebene (14),
welche den Schnittpunkt der Hauptstrahlen (HI) mit der
optischen Achse enthSlt. ein zur Objekt^ene (1) hin
gekrummter zerstreuender i-uftspaH (3. 4) angeordnet
ist:
daB es ein Teilobjektiv (100) enthilt. welches eine torn-
gierte Pupillenebene (14) erzeugt;
die Venwendung besorxJers in einer Mikrolithographie-
Projektionsbelichtungsanlage, in der die Retikel-Mas-
kierung (90) am Ausgang eines Glasstabs (80) ange-
ordnet ist; und
in der das Projektionsobjektiv (400) ein verWeinerndes
katadioptrisches Objektiv ist
Fl(5.1
Printed by RanK Xerox (UK) Business Services
EP 0 783 137 A2
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein REMA-Objektiv. Di^ ist ein Objekliv, mitdem eine Retikel-Maskiereinrichtung (REMA) in
die Ebene des Retikels, das die struWurierte Maske fQr die Uthographie trSgt. abgebildet wird. Der auf dem Retikel aus-
geieuchtete Bereich wird damit scharf berandei Qew6hnllch ist die Retikel-Maskiereinrichtung mit verstellbaren
Schneiden aufgebaut. Die Abbildung ist normalerweise vergr63ernd.
Em REMA-Objektiv gelangt in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen (Stepper) zum Einsatz.
Aus DE-U 94 09 744 ist eine Beleuchtungseinrichtung fur eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
bekannt. bei der in angegebener Reihenfolge vorgesehen sind: Uchtquelle. VerschluB, Einkoppelobjektiv (Zoom-Axi-
con). Glasstab als Integrator. Retikel-Masking-System. REMA-Objektiv zur Abbildung der im Retikel-Masking-System
iiegenden Zwischenfeld^ene auf das Retikel. enthaltend eine erste Unsengruppe, eine Pupillen-Zwischenebene, eine
zweite Unsengruppe, einen Umlenkspiegel, eine dritte Unsengruppe und die Retikel-Ebene mit dem Retikel. Danach
folgt ein Projektionsobjektiv. das normalerweise verWeinert und - zum Beispiel bei nicht telezentrischem Eingang - eine
innenliegende Pupillenebene enthait, dann der Wafer in der Bildebene.
In dem System nach EP 0 526 242 A1 ist nach dem Integrator, hier ein Wabenkondensor, zunSchst ein Projekti-
onsobjekliv vorgesehen. bevor das Retikel-Masking-System folgt. Ober zwei Unsengruppen und Spiegel ist das Reti-
kel-MasWng-System zur Retikel-Ebene optisch konjugiert, wird also abgebildet. Zugleich wird die Blende am Austritt
des Integrators - die sekundare Uchtquelle - durch die zwei Unsengruppen und Teile des Projektionsobjektivs auf die
Pupille des Projektionsobjeklivs abgebildet. Zu Bildfehlern wird dabei nichts ausgesagt.
In der PCT/EP95/01719 der AnmeWerin ist ein hOchstaperturiges katadioptrisches Reduktionsobjekliv fQr die
Mikrolithographie beschrieben, zu dessen AusfOhrungsbeispie! nach Figur 3 und Tabelle 2 das hier gezeigte Ausfuh-
rungsbeispiel eines REMA-Objektivs genau passend ist. Die PCT-Anmeldung ist daher, wie auch die DE-U ausdruck-
lich Teil der Offenbarung dieser Patentanmeldung. Tabelle 2 gibt die Tabelle 2 der PCT-Anmeldung nochmals wieder,
Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders hochwertiges REMA-Objektiv anzugeben.
Dabei soil die Lage der Hauptstrahlen auf die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs abgestimmt sein bzw. fQr
typische Projektionsobjektive passen. Die in der Objektebene des REMA-Objektivs Iiegenden Blenden-Kanten mQssen
einwandfrei auf die Retikel-Ebene abgebildet werden urid es wird ein freiliegendes korrigiertes Pupillen-Zwischenbild
angestrebt, da dann an dessen Ort weitere Blenden und ahnliches, zum Beispiel zur Maskierung von Teilen des Align-
mentsystems. angeordnet werden kdnnen.
Geldst wird diese Aufgabe durch ein REMA-Objektiv nach einem der nebengeordneten AnsprQche 1 , 3 oder 6 und
die Gesamtanordnung nach Anspruch 11.
Zur Erreichung aller dieser Ziele ist die EinfQhrung groBer Winkel in den Strahlengang erfindungsgemSB vorgese-
hen.
Gem§B Anspruch 1 ist dabei vorgesehen. daB in der retikelseitigen Objeklivhaifte eine Unsengruppe liegt. in der
die Hauptstrahlh6hen betragsmSBig grOBer sind als die Randstrahlhehen, und in der eine zerstreuende, also konkave
Fiache mit einem grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines Hauptstrahles in Luft (IsinOHQ^pt)!) gr^Ber als
0,35. insbesondere grOBer als 0.5 ist.
Damit ISBt sich primSr die Lage der Hauptstrahlen auf die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs abstimmen.
Anspruch 2 baut das vorteilhaft aus. indem in Uchtrichtung hinter dem REMA-Objektiv der reziproke Wert der auf
das Retikel bezogenen Hauptstrahlschnittweite fOr achsferne Hauptstrahlen im mathematischen Sinne Weiner ist als fQr
achsnahe Hauptstrahlen.
Anspruch 3 sieht vor, daB vor oder aber vor und nach dem Schnittpunkl der Hauptstrahlen mit der optischen Achse
- dieser liegt in der Blendenebene - mindestens eine - vorzugsweise eine der nSchstgelegenen vier - optischen nachen
eine zu diesem Schnittpunkt hin gekrOmmte Fiache ist, mit einem grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines
Randstrahls in Luft ( lsin(i ) grOBer als das 0,8-fache der objektseitigen numerischen Apertur.
Nach Anspruch 4 ist vorgesehen, daB zwischen Blendenebene und Retikel (Bildebene des REMA-Objektivs) min-
destens eine Unsenfiache liegt, an der der gr6Bte Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines Komastrahls in Luft
gegen die Fiachennormale |sin(i Koma max.)l QrGBer als 0,8 mal die eingangsseitige numerische Apertur NAO ist.
Nach Anspruch 5 ist dabei zusatzlich vorgesehen, daB die Abbildung von der Objekt^ene mit dem Retikelmaskie-
rungssystem auf die Retikelebene so gut ist, daB im Bild einer Hell-Dunkel-Kante die Helligkeitswerte 5% und 95% um
weniger als 2%, vorzugsweise 0,5%, des Bildfelddurchmessers auseinanderliegen.
Diese MaBnahmen sind also dazu geeignet, Objeklkanten, insbesondere die Schneiden der Retikel-Maskierung,
sehr exakt abzubilden.
Anspruch 6 sieht vor. daB zwischen Objektebene und Blendenebene, welche den Schnittpunkt der Hauptstrahlen
mit der optischen Achse enthait, ein zur Objektebene hin gekrQmmter zerstreuender Luftspalt angeordnet ist. Damit
wird die gute Korrektur des Zwischenbildes sichergestellt.
Anspruch 7 sieht dazu die Ausbildung eines Teilobjektivs zur Darstellung einer torrigierten Pupillenebene in der
Blendenebene des REMA-Objektivs vor.
Mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 8 ergibt sich eine besonders gute Komakorrektion dieses
EP0 7W137A2
Teilobjektivs. Dazu ist mind^tens eine zur Objekt^ene hin gekrummte Hohif ISche vorgesehen, an der der Betrag des
Sinus des Auftreffwinkels eines Randstrahls in Luft (Isinfi r^^)! ) Weiner ais 0,8 mal die objektseitige num^ische Aper-
tur des REM A-Objektivs ist. und der gr6Ste Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines l^mastrahls ( |sin(i ^ )| )
grCBer als 0.8 nial die objektseitige numerische Apertur des REMA-Objektivs ist oma-max.
Die Venwendung eines REMA-Objektivs nach einem oder mehreren der obigen Anspruche erfblgt vorzugsweise in
einer Mikroiithographie-Projektionsbelichtungsanlage. in der die Retikel-Maske am Ausgang eines Glasstabs angeord-
net ist. gemaB Anspruch 9. Hier wind der ObjekUvtei! bis zur Blenden^ene benOtigt. Bei Systemen mit Wabenkonden-
sor ohne Retikel-Maskierungssystem wind nur der nachfolgende Teil. dessen hinterer Teil eine Feldiinse darstellt.
benfitigt. Besonderer Vorteil der erf indungsgemSBen LSsung ist es, daB am Ende des Gasstabs die Retikel-MasWe-
rung. meist eine verstelibare Blende bestehend aus prSzisen Schneiden, angeordnet werden kann. und daB diese sehr
prdzise auf die Retikel-Ebene abgebildet wird.
Nach Anspmch 10 ist die Verwendung mit einem katadioptrischen Projektionsobjektrv vorgesehen. entsprechend
dem beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel.
Anspruch 11 beschreibt eine gesamte Projektionsbelichtungsanlage fur die Mikrolithographie mit dem REMA-
Objektiv. davor einem Glasstab und nachfolgend einem Projeklionsobjektiv mit einer Eintrittspupille und gibt dafur die
wesentliche Funktion des REMA-Objeklivs. zugleich die Retikel-Maskierung pr&zise in die Retikelebene zu projizieren,
und die Austrrttspupille des REMA-Objektivs auf die Eintritt^upille des Projektionsobjektivs sauber abzustimmen.
Das fOhrt insgesamt dazu. daB die in einem zwischen Uchtquelle und Glasstab angeordneten Objektiv erzeugte
besondere Beleuchtungscharakteristik - gewOhnliche Beleuchtung mit variabler Apertur. also KohSrenzgrad a. Ring-
aperturbeleuchtung. symmetrische schiefe Beleuchtung, Quadrupolbeleuchtung - (wie z.B. in EP-A 0 687 956 (94038
P EP) und dortigen Zitaten beschri^en), fOr alle Punkle des Retikels einwandfrei in die Eintrittspupille des Projektions-
objektivs Ctoertragen wird.
N§her eriSutert wird die Erf indung anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen AusfQhrungsbeispiels.
Es zeigen
Figur 1 einen Unsenschnitt eines REMA-Objektivs;
Figur 2 eine schematische Ubersicht uber eine Mikrolithographie-Projekdonsbelichtungsanlage. ^
Das im Unsenschnitt Figur 1 gezeigte REMA-Objektivhatdrei Unsengrt^pen 100, 200, 300. Die Pupillenebene 1 4
liegt hinter der Planplatle 12/13. Bei der FlSche 23 ist Raum fur den Einbau eines Umlenkspiegels. der zur kompakten
Unterbringung in der Belichtungsanlage Bedeutung hat. Zwischen der dritten Linsengruppe 300 und der Bildebene 33
bleibt ein freier Arbeitsabstand, so daB fur die Befestigung und Handhabung des Retikeis genugend Raum bleibt. Bn-
gezeichnet sind der Hauptstrahl HI, die Randstrahlen RD und der obere 01 und untere U1 Komastrahl. Tabelle 1 gibt
die Radien und Absl&nde der Unsen mit den Fiachen 2 bis 32, die alle aus Quarzglas gefertigt sind, bezogen auf die
Objeklebene 1 und die Bildebene 33 an.
Tabelle 2 gibt die Daten des dazu exakl passenden katadioptrischen Reduktionsobjektivs nach PCT/EP95/01719
Figur 3 und Tat)elle 2 an.
In Tabelle 1 ist auch for die Randstrahlen RD. den Hauptstrahl Hi und den oberen 01 und unteren U1 Komastrahl
der Sinus des Einfallswinkels auf die Fiachen- sin G,,,,). sin(iHa,pt). sin fiKon.,^,). sin (i Koma umen) " angege-
Den.
Figur 2 zeigt einen schematischen Oberblick Qber den optischen Teil einer gesamten Projektionsbelichtungsanlaqe
(Wafer-Stepper).
Ein KrF-Exdmer-Laser 50 mit 248 nm WellenlSnge dient als Uchtquelle. Eine Einrichtung 60 dient zur StrahHor-
mung und KohSrenzreduktion. Ein Zoom-Axicon-Objekliv 70 ermOglicht die bedarfsgerechte Einstellung verschiedener
Beleuchtungsarten. Es ist. wie die gesamte Anordnung (auBer den erf indungsgemaBen Merkmalen des REMA-Objek-
tivs 123) beispielsweise aus der EP-A 0 687 956 oder aus DE-U 94 09 744 (beide von der Anmelderin) bekannt. Das
Ucht wird in den Glasstab 80 eingekoppelt, der zur Mischung und Homogenisierung dient.
Unmittelbar daran schlieBt das Retikel-Maskierungssystem 90 an. das in der Objektebene 1 des REMA-Objektivs
123 liegt. Dieses besteht aus der ersten Unsengruppe 100. der Pupillenebene (Blendenebene) 14. der zweiten Unsen-
gruppe 200. dem Umlenkspiegel 240, der dritten Unsengruppe 300 und der Bildebene 33. Hier ist das Retikel 330
angeordnet. das von der Wechsel- und Justiereinheit 331 prSzise positioniert wird. Es folgt das katadioptrische Projek-
tionsobjektiv 400 nach PCT/EP95A)1719 mit der Pupillenebene 410. Die Eintrittspupille liegt im AusfQhrungsbeispiel
der Tabellen 1 und 2 allerdings nahezu im Unendlichen vor dem Projektionsobjektiv. In der Bildebene ist der Wafer 500
angeordnet
Die Hauptstrahlen verlassen die Objekt^ene 1 des REMA-Objektivs 123 nahezu senkrecht.
Zwischen den UnsenflSchen 3 und 4 befindet sich der zur Objektebene 1 hin gekrummte zerstreuende Luftraum
gemSB Anspruch 6.
Nachst der Pupillenebene 14 ist die dunne Planplatte 12/13 angeordnet. als Statthalter fur hier mSgliche Blenden.
EP 0 783 137 A2
niter und dergleichen. Die Pupille ist fur eine saubere Weiterverarbeitung dieser Blenden etc. ausreichend gut korri-
giert. DemgemaB ist der Objektivteil bis zur Pupille 14 als Teilobjektiv korrigiert. dessen Objekl im Unendlichen, dessen
Blende am Ort der Objektebene 1 des REMA-Objektivs 123, und dessen Bildebene am Ort der Blendenebene des
gesamten REMA-Objektivs 123 liegt, und bei dem die Koma als Querabweichungen Weiner ist als 1 %, vorzugsweise
5 Weiner ais 0,2 %. des Bildfeiddurclimessers dieser Teilabbildung.
Die Fiachen 1 1 und 1 6 erfOIIen die Bedingung des Anspruches 3, denn sie sind zur Pupillenebene 1 2 hin gekrummt
und fur die Fl&che 1 1 ist |sin (i R^nd)! = 0*^2 . fur die FlSche 16 ist |sin (i ^^^)\ = 0,6 6. Die objektivseitige numerische
Apertur ist NAO = 0,60 (gieich |sin 0 Rand)l Objektebene 1) . Bei Varianten liegt sie vorzugsweise zwischen 0,35
und 0,75.
10 Damit ist der Quotierrt |sin(i ^^^^)\ : NAO fur beide FlSchen groBer als 1 und erst recht grOBer als 0,8.
Zwischen einer dieser Fiachen mil der Eigenschaft des Anspruchs 3 und der Pupillenebene sollte mOglichst nicht
mehr ats eine Linse liegen.
Zusdtzlich ist vorgesehen, daB zwischen Blendenebene 14 und Retikelebene 33 eine Fldche 23 liegt. mit einem
grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines Kbmastrahles in Luft gegen die Fiachennormale |sin (i Koma max )l
15 grOBer als 0.8 mal die eingangsseitige numerische Apertur NAO.
Diese Fldchen beeinf iussen vorteilhaft die Petzvalsumme und die sphdrische Aberration.
In der dritten Unsengruppe 300 sind die Hauptstrahlhahen grdBer als die RandstrahlhOhen und die FlSche 28 ist
zerstreuend, |sin (i Haupt)! '^t 0.54. also gr6Ber als 0.5. wie im Anspruch 1 bevorzugt wird. Entsprechend nahe liegt die
dritte Unsengruppe 300 an der Retikelebene 33.
20 Diese dritte Unsengruppe 300 hat eine positive Brennweite und dient der Anpassung der Hauptstrahlen des
REMA-Objektivs 123 an die Hauptstrahlen des Projektionsobjektivs 400. In jedem beleuchteten Punkt der Retikele-
bene 33 unterscheidet sich der Schwerstrahl des auftreffenden Uchtkegels nur wenig vom vorgegebenen Hauptstrahl
des nachfblgenden Projektionsobjektivs 400. Es ist vorgesehen, daB die Winkelabweichung unter 3 Millirad liegt. Bei
dem gezeigten Beispiel nach Tabelie 1 in Verbindung mit dem Projektionsobjektiv 400 nach Tabelle 2 liegt diese Abwei-
25 Chung unter 1 Millirad.
FOr diese Hauptstrahlanpassung besonders nutzlich ist die vorgesehene stark zerstreuende Fiache 28. fOr die gilt
|sin (iHaupt)l = 0.54 . Der Wert entspricht also der Forderung des Anspruchs 1. Dieser groBe i-Winkel ermdglicht es,
den Hauptstrahl HI der Eintrittspupille 420 des Projektionsobjektivs 400 anzupassen.
Die Verzeichnung des REMA-Objektivs 123 ist auf weniger als 0,5 % korrigiert. Anzustreben sind generell weniger
30 als 3 %, bzw. weniger als 0,5 %. Dazu ist vorteilhaftenweise eine krumme SammetflSche in der dritten Unsengruppe
300 vorzusehen, fur die gilt |sin (i H^upt)! ^ 0,35 . Dies ist hier die Fiache 25 mit |sin (i ^aupt)! = 0,47 .
Das REMA-Objektiv gemaB der Erfindung, insbesondere gemaB dem AusfQhrungsbeispiel. ist auch hinsichtlich
der Bereitstellung freier Raume in den Bereichen der Objekt- und Bildebene und der Pupille fOr die Praxis gut geeignet.
Die gesamte Baulange 1-33 betragt 1200 mm, je nach Ausfuhrung kOnnen ca. 500 - 2000 mm vorkommen. Der
35 f reie Abstand zwischen Objektebene 1 urd erster Objektivf lache 2 betragt rund 30 mm. Mindestens ca. 5 mm werden
generell angestrebt, damit in der Objektebene 1 die variable Retikel-Maskierungsblende 90 gut untergebracht werden
kann.
Nach der nachst der Pupillenebene 14 angeordneten Planplatte 12/13 ist ein Freiraum von uber 60 mm geschaf-
fen, so daB hier gut eine Wechseleinrichtung fur Planplatten 12/13 mit unterschiedlicher Filter- und Blendenwirkung
40 angeordnet werden kann.
Zwischen der zweiten 200 und dritten 300 Unsengruppe liegt ein Freiraum, der deutlich langer ats der Querschnitt
der UchtrOhre ist. so daB im Bereich der eingezeichneten Ebene 24 - aber auch dagegen- verschd)en - ein Umlenk-
spiegel 240 angeordnet werden l^nn (vgl. Rgur 2).
Auch der freie Abstand 32-33 des Objektivs zur Retikelebene ist mit uber 90mm (7,5 % der Baulange) reichlich
45 bemessen. Uber 3 % der Baulange sind hier bei alien Varianten angestrebt um fur die Hatterung des Retikels 330 ein-
schlieBlich Wechsel- und Justiereinrichtung 331 genOgend Platz zu lessen.
Der objektseitige Hauptstrahl ist im Beispiel und vorzugsweise senkrecht zu der Objektebene 1.
Die Objektebene 1 kann mit der Austrittsfiache des Glasstabs 80 zusammenfallen. Zur Anbringung einer variablen
Objektfeldblende - der Retikelmaskierung 90 - ist jedoch ein geringer Abstand zum Glasstab 80 n5tig, der aber Weiner
so ats 0,8 % der Baulange des REMA-Objektivs 123 bteibt.
Das REMA-Objektiv 123 bildet die Objektebene 1 im MaBstab p = - 4,444 im Beispiel. generell Ober 2-fach, in der
Regel 3- bis 8-fach vergrdBernd ab.
Das ist zum einen dadurch bedingt. daB der Bildfelddurchmesser in der Retikelebene 33 so groB sein muB wie der
Objektfelddurchmesser des Projektionsobjektivs 400. Bei einem Bildfelddurchmesser auf dem Wafer 500 von 30 mm
55 muB bei einem 4- bzw. 5-fach reduzierendem Projektionsobjektiv 400 also der Bildfelddurchmesser des REMA-Objek-
tivs 120 mm bzw. 150 mm sein.
Der Durchmesser sinnvoller Glasstabe 80 ist aber deutlich geringer, so daB hier eine hohe VergrbBerung benOtigt
wird. Bei Wabenkondensoren sind die Durchmesser aber im altgemeinen deutlich grOBer als bei Glasstaben, so daB
eine solche VergrfiBerung dann nicht bendtigt wird.
4
EP 0 783 137 A2
Die erste Unsengruppe 100 ist als Tenobjektiv ausgebildet. Seine Objeklebene liegt im Unendndien. die Blende
am Ort der Objekld)ene 1 des gesamten REMA-Objektivs 123. Die Randstrahlen des Teilobjektivs entspr'echen dann
telezentrischen Hauptstrahlen des REMA-Objektivs 123, wShrend die Hauptstrahlen des Teilobjektivs den Randstrah-
len des REMA-Objektivs 123 entsprechen. Die Bildebene des Teilobjektivs liegt dann im Bereich der Blendenebene 14
des REMA-O^ektivs 123. Die AbbildungsquaTitat dieser Teilabbildung ist so. daS der Maximalwert der Koma als Quer-
abweichung Weiner ist als 1 %. vorzugsweise Kleiner als 0,2 % des Bildfelddurchmessers dieser TeilabbiWung Im Bei-
spiel ist dieser Wert Meiner als 0,2 %.
For diese Kbmakorrektion ist im Teilobjektiv 100 mindestens eine zur Objektebene 1 hin kmmme HohWiache ange-
ordnet, fOr de gilt: Nn (i r^)| s 0,8 " NAO (objektseitige numerische Apertur des REMA-Objektivs 123) fQr den
Randstrahlwinkel und |sin (iKomamax)l ^ 0,8 ' NAO fOr den grOBten auftretenden Komastrahlwinkel im Teilobjektiv
100. '
Im AusfOhrungsbeispiel erfOllt diese Bedingung die RSche 4 mit |sin (i f^^)] = 0.43 und |sin (iKomamax)l = 0.65
(NAO ist 0,6).
Das REMA-Objektiv kann achromatisiert werden. bei^ielsweise durch Ausbildung der krummen Menisken 10 11
und 16. 1 7 in BlendennShe als Kittglieder.
Das gezeigte AusfOhrungsbeispiel ist fQr DUV-Ucht bei 248 nm WellenlSnge angegeben. Sowohl ni^rigere - z.B.
193 nm • als auch hehere Welleniangen - z.B. i-Unie bei 365 nm sind durch geringe Anpassung des Designs m6glich.
EP 0 783 137 A2
Tabelle 1
5
Wellenlange Lambda = 248,38 nm numerische Apertur = 0,6 -
AbbildungsmaSstab S - -4,44
10
15
20
Nr.
Radius
Dicke
Glas
RD
•01
HI
m
1
Plan
30,72
.60
.60
.00
-.60
2
-86.28
13.81
Quarz
.38
.47
.11
-.29
3
-44.80
18.11
-.15
.07
.28
,38
4
-39.93
55.00
Quarz
-.43
-.19
.28
.65
5
-76.61
1.00
-.43
-.29
.16
.56
G
-1047.19
43 .85
Quarz
.37
.39
.03
-.36
7
-153.10
2.00
-.35
-.25
. 11
,45
8
326.10
38.48
Quarz
.45
.46
.01
- .44
S
-396.62
43 .07
- .29
-.20
.10
.38
10
164,06
45.00
Quarz
.44
.48
.04
-.40
11
117.72
28 .67
.62
.67
. 05
-,56
12
Plan
1.50
Quarz
.01
.09
.08
.06
13
Plan
2 . 00
14
Blende
67,45
16
-108 . 16
37 .23
Ouarz
- .66
- .62
. 03
.69
17
-165.92
1.06
- ,38
- ,34
, 03
,41
18
494 . 18
55 . 65
Quarz
.32
.41 "
.10
-.24
19
-345.37
36.53
- .34
- .33
. 02
.36
20
369.96
30.69
Quarz
.13
.22
,10
-.04
21
-685.05
2-57
-.37
-.38
-,00
.36
22
183.76
12,67
Quarz
.14
.23
.11
-.05
23
107.14
127.91
.52
.70
.21
-.34
24
Plan
239.33
- .12
-.04
.05
.17
25
87.96
27.87
Quarz
.17
.69
.47
.27
26
111.57
16.73
.02
,32
,29
.27
27
744.34
8.60
Quarz
-.15
-.14
.03
.19
28
87.96
35.54
.11
.69
.54
.41
29
-105.49
11.35
Quarz
-.22
-.40
-.18
.04
30
-89.35
1.31
-.25
-.59
-.33
-.07
31
403.64
14.72
Quarz
-.06
,17
.22
.28
32
-313 .72
94.55
-.18
-.30
- .13
- .05
33
Plan
- .13
- .13
.00
.14
45
SO
55
EP0783137A2
Tabelle 2
Wellenlange Lambda = 248,38 nm numerische Apertur NA = 0,70
AbbildungsmalSstab fi = - 0,25 Glas: Quarz n = 1,50834
Nr.
Radius
Dicke
Glas
10
1
-208,30
2
-498,48
15
3
368,29
4
-173,64
5
Plan
20
6
-127,78
7
251,15
8
1891,95
25
9
-160,51
10
-2818,18
30
11
12
263,13
997,93
13
-273,97
35
14
Plan
15
Plan
16
Plan
40
17
-245,27
18
3216,71
19
-437,42
45
20
-3216,71
21
245,27
22
Plan
50
23
Plan
24
278,04
46,25
11,38
1,00
16,30
55,82
66,00
9,70
79,28
38,73
1,03
15,49
13,96
29,30
1,00
95,50
95,50
21,10
15,63
15,16
Spiegel
15,16
15,63
21,10
191,0
1,00
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz-
Quarz
Quarz
Quarz
55
7
EP 0 783 137 A2
25
4615,58
24,57
26
262,26
63,39
27
-620,91
40, 81
28
208,55
1, 08
29
-2336,21
24,75
30
-441,28
6, 67
31
1144,28
15,29
32
71,95
1,06
33
50,36
36, 07
34
60,47
35
3672,41
53,85
36
6,34
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Quarz
Bild (Wafer)
PatentansprOche
1 . REMA-Objekliv (123). das eine in endlichem Abstarri liegende Objektebene (1) auf die Retikelebene (33) abbildet,
mit einer in der retlkelnahen Objektivhaifte llegenden Linsengruppe (300). in der die HauptstrahlhOhen betragsma-
Big grOBer sind ais die Randstrahlhdhen. in der eine zerstreueixle Flache (28) mit einenn grOSten Betrag des Sinus
des Auftreffwinkels eines Hauptstraiils in Luft gegen die Fiachennormale (|sin (i Haupt)l ) gr^Ser als 0,35. vorzugs-
weise grdBer als 0.5 angeordnet ist.
2. REMA-Objektiv nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daB in Uchtrichtung hinter dem REMA-Objektiv (123)
der reziproke Wert der auf das Retikel (330) bezogenen Hauptstrahlschnittweite fOr achsferne Hauptstrahlen im
nrtathematlschen Sinn Weiner als fur achsnahe Hauptstrahlen ist
3. REMA-Objektiv, dadurch gekennzeichnet. daB vor Oder vor und hinter dem Schnlttpunkl der Hauptstrahlen (HI ) mit
der optischen Achse mindestens eine optische RSche (11) eine zu diesem Schnittpunkl hin gekrummte FlSche ist.
mit einem grCBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels gegen die Fiachennormale eines Randstrahls in Luft
(|S'" (> Ranci)l ) gr^^J^er als das 0,8-fache der objektseitigen numerischen Apertur (NAO).
4. REMA-Objektiv nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet. daB zwischen Blendenebene (14) und Retikelebene
(33) mindestens eine Flache (23) angeordnet Ist mit einem grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines
Komastrahis in Luft gegen die Fiadiennormale (|sin (i Koma max )l ) 9r6Ber als 0,8 mal die objektseitige numerische
Apertur (NAO) des REMA-Objektivs (1 23).
5. REMA-Objektiv nach Ai^ruch 4. dadurch gekennzeichnet. daB die Abbildung einer Heli-Dunkel-Kante von der
Objektebene (1) auf die Retikelebene (33) einen Kantenverlauf ergibt, dessen Helligkeitswerte 5 % und 95 % urn
weniger als 2 %, vorzugsweise weniger als 0,5 % des BildfeWdurchmessers auseinanderliegen.
6. REMA-Objektiv. dadurch gekennzeichnet. daB zwischen Objektebene (1) und Blendenebene (14), welche den
Schnittpunkt der Hauptstrahlen (H1) mit der optischen Achse enthait. ein zur Objektebene (1) hin gekrOmmter zer-
streuender Luftspalt (3. 4) angeordnet ist.
EP0 783137 A2
10 9.
REMA-Objektiv nach mindestens einem der AnsprOche 1 -6. dadurch getennzeichnet. daB es en Teilobjektiv (1 00)
enthSft. welch^ eine korrigierte Pupillenebene (14) erzeugt
REMA-Objektiv nach Anspaich 6. dadurch gekennzeichnet, daS es mindestens eine zur Objektebene (1) hin
gekruironte Hohlfiache (4) aufweist. an der der Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines Randstrahis in Luft
gegen die Rachennornrrale (isin(iRand)l) Weiner als 0.8 mal die objektseitige numerische Apertur (NAO) des
REMA-Objektivs ist und der grGBte Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines Komastrahls (|sin (iKoma )l)
grOBer als 0.8 mal die objektseitige numerische Apertur (NAO) des REMA-Objektivs ist oma-max.
REMA-Objektiv nach mindestens einem der AnsprOche 1 -8. gekennzeichnet durch die Venwendung in einer Mikro-
litfiographie-Projektionsbelichtungsanlage, in der die Retikel-MasWerung (90) am Ausgang eines Glasstabs (80)
angeordnet Ist.
1 0. REMA-Objektiv nach mindestens einem der Ar^ruche 1 -9. gekennzeichnet durc^ die Venwendung in einer Mikro-
15 lithographie-Projektionsbenchtungsanlage. in der das Projektionsobjektiv (400) ein verkleinerndes katadioptri-
sches Objektiv ist.
11. Projeklionsbelichtungsanlage fur die Mikrolithographie mrt einer Beleuchtungseinrichtung enthaltend einen Glas*
stab (80) und ein REMA-Objektiv (123) und mit einem Projektionsobjektiv (400) mit einer Eintritts-Pupiilenebene
20 (410), dadurch gekennzeichnet. daB das REMA-Objektiv (123) nach mindestens einem der AnsprOche 1-10 ent-
haltend Anspruch 7ausgefQhrt ist. und daB die Pupillenebene (14) des REMA-Objektivs (123) in die Pupillenebene
(41 0) des Projektionsobjektivs (400) abgebildet wird.
25
30
35
40
45
50
55
9
EP 0 783 137 A2
in
EP 0 783 137 A2
11
(19)
J
(12)
(88) Verdffentlichungstag A3:
27.10.1999 Patentblatt 1999/43
Europaisches Patentamt
European Patent Office
Off ice europ6en des brevets (H) EP 0 783 137 A3
EUROPAISCHE PATENTANMELDUNG
(51) lntCL«: G03F7/20
(43) Vereffentlichungstag A2:
09.07.1997 Patentblatt 1997/28
(21) Anmeldenummer: 96118016.3
(22) Anmeldetag: 09.11.1996
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE NL
(30) Prioritat: 27.12.1995 DE 19548805
(71) Anmelder: Carl Zeiss
89518 Heldenheim (Brenz) (DE)
(72) Erfinder:
• FQrter, Gerd
73479 Ellwangen (DE)
• Wangler, Johannes
89551 Kdnigsbronn (DE)
• Dinger, Udo
73447 Oberkochen (DE)
• Ittner, Gerhard
73447 Oberkochen (DE)
(54) REMA-Objekllv fOr Mikrollthographle-Projektionsbelichtungsanlagen
(57) REMA-Objektiv (123), das eine in endlichem
Abstand iiegende Objektebene (1) auf die Retikelebene
(33) abbildet, mit einer in der retikelnahen Objeklivhaifte
liegenden Unsengruppe (300). in der die Hauptstrahl-
hdhen betragsmSBig gr08er sind als die RandstrahIhG-
hen. in der eine zerstreuende Fiache (28) mit einem
grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels eines
Hauptstrahls in Lufl gegen die Rachennormale (|sin
(*Haupt)D grOBer als 0.35, vorzugsweise grOBer als 0.5
angeordnet ist.
Es ist auch vorgesehen, daB vor Oder vor und hinter
dem Schnittpunkt der Hauptstrahlen (HI) mit der opti-
schen Achse mindestens eine optische Fiache (1 1) eine
zu diesem Schnrttpunkl hin gekrummte Fiache ist. mit
einem grOBten Betrag des Sinus des Auftreffwinkels
gegen die Fiachennormale eines Randstrahls in Luft
(Ni^ (' Rand)l ) grOBer als das 0,8-fache der objektseiti-
gen numerischen Apertur (NAG);
daB zwischen Objektebene (1) und Blendenebene (14),
welche den Schnittpunkt der Hauptstrahlen (HI) mit der
optischen Achse enthait, ein zur Objektebene (1) hin
gekrummter zerstreuender Luftspalt (3, 4) angeordnet
ist;
daB es ein Teilobjektiv (100) enthait, welches eine korri-
gierte Pupillenebene (14) erzeugt;
die Verwendung besonders in einer Mikrolithographie-
Projektionsbelichtungsanlage, in der die Retikel-Mas-
kierung (90) am Ausgang eines Glasstabs (80) ange-
ordnet ist; und
in der das Projektionsobjektiv (400) ein verWeinerndes
katadioptrisches Objektiv ist.
FIG.1
CO
<
CO
CO
00
o
a
LU
25 26 Z7 30 32 33
Primed by Xerox (UK) Business Services
EP 0 783 137 A3
Europdisches
Patentamt
EUROPAISCHER RECHERCHENBERICHT
Nummer der Anmeldung
EP 96 11 8016
EINSCHLAGIGE DOKUMENTE
Kategorie
TVcrin^oicnriurig ueo L/UKuiricnis mn MngaOe, S0W8I1 Bnoroenicn,
der maSgeblichen Telle
OdolTTI
Anspructi
KLASSIFIKATION OER
ANMELOUNO Ont.CI4)
Y
A
D
EP 0 687 956 A (ZEISS CARL ; ZEISS STIFTUNG
(DE)) 20. Dezember 1995 (1995-12-20)
* Spalte 4, Zelle 12 - Zelle 16 *
* Abblldung 1 *
& DE 94 09 744 U (ZEISS)
1
3.6
G03F7/20
Y
EP 0 269 926 A (PERKIN ELMER CORP)
8 Juni 1988 (1988-06-08)
* Seite 2, Zelle 51 - Seite 3, Zelle 7 *
1
A
E. HECHT : "Optics"
1987 . ADDISON-WESLEY XP002113677
* Kapltel 6.3 11) 'Coma' *
1
A
WO 84 01039 A (TRE SEMICONDUCTOR EQUIPMENT
CO) 15. Marz 1984 (1984-03-15)
* Seite 6 - Seite 7 *
Abblldung 2 *
1.3,6
A,D
DE 44 17 489 A (ZEISS CARL FA)
23. November 1995 (1995-11-23)
1
RECHERCHIERTE
SACHQEBIETE (IntCLS)
* Seite 2, Zelle 52 - Seite 3, Zelle 56 *
*, Satz lA *
603F
G02B
A,D
EP 0 526 242 A (CANON KK)
3. Februar 1993 (1993-02-03)
Der vorliegencle Recherchent>ericht wurde fOr alle PatentansprOche erstelll
BERLIN
Atwchuddatum (tor FWctrarttw
30. August 1999
PfOar
Luck, W
KATEGOntE OER QENANNTEN DOKUMENTE
X : von besorxlefer Bedeutung aOein betrachtet
Y : von besonderer Sddeutung in Vemindung mit oiner
andaren Verdffantltchung darsolben Kategorie
A : technologtactier Minter^und
O : nicntschrlftlche Otfenbarung
P : Zwischonliteratur
T : der Erfindung ajgrunde Itegende Theorien Oder Qrundsdtze
E : attares Potentdokument, da» fedoch erst am Oder
nach dam Anmeldedatum ver^tfantlicht wordan ist
D : in der Anmatdung angefOhrtea Dokument
L : aus anderan QrOndan angafQhftea Dokument
& : Mitgtied der glefchen Patentfamilie.CbereirtsUmmandea
Dokument
2
EP0 783137A3
ANHANG ZUM EUROPAISCHEN RECHERCHENBERICHT
UBER DIE EUROPAISCHE PATENTANMELOUNG NR. EP 96 11 8016
In diesem Anhang sind die Mitg^ieder der Patentfamifien der im ot)engenannten europSischen Recherchenbericht angefOhrten
Patentdokumente angegeben.
Die Angaben uber die FamitienmitgDeder entsprechen dem Stand der Datei des EuropSisdien Patentamts am
Oiese Angaben dienen nur zur Unterrichtung und ertolgen ohne Gewdhr.
30-08-1999
Im Recherch8nbericfit
Datum der
Mitgli6d(er) der
Datum der
angefuhrtes Patentdokument
VerOffentfichung
PatenffamiGe
VerOffe ntttctiurtg
EP 0687956 A
20-12-1995
DE
4421053 A
21-12-1995
OE
4441947 A
30-05-1996
JP
8006175 A
12-01-1996
US
5675401 A
07-10-1997
EP 0269926 A
08-06-1988
US
4770477 A
13-09-1988
CA
1304245 A
30-06-1992
JP
63155014 A
28-06-1988
WO 8401039 A
15-03-1984
US
4474463 A
02-10-1984
EP
0118444 A
19-09-1984
DE 4417489 A
23-11-1995
WO
9532446 A
30-11-1995
EP
0710369 A
08-05-1996
OP
9500986 T
28-01-1997
US
5742436 A
21-04-1998
EP 0526242 A
03-02-1993
JP
5036586 A
12-02-1993
DE
69207106 D
08-02-1996
DE
69207106 T
15-05-1996
EP
0614097 A
07-09-1994
KR
9608501 B
26-06-1996
US
5608575 A
04-03-1997
US
5631773 A
20-05-1997
Fur nflhere Einzelheiten zu diesem Anhang : siehe Amtsblatt des Europflischen Patentamts, Nr.l 2/^
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